前言

90%的癌症死亡是由原发肿瘤的转移引起的，早期检测可提高癌症和癌症转移患者的存活率。虽然本文报告的方法适用于任何癌症和几乎任何类型的细胞，但这项工作的主要目标是证明定量超低浓度的桥粒芯糖蛋白3 (DSG3)作为口腔癌或头颈鳞状细胞癌淋巴结转移的膜结合诊断生物标志物的能力(HNSCC)。膜蛋白DSG3是HNSCC隐匿性淋巴结转移的生物标志物。它在颈部淋巴结的转移性口腔癌细胞中高度表达，但在非侵袭性淋巴结中未发现。口腔癌具有异常高的转移趋势，这是由于广泛的邻近颈部淋巴网络。

研究内容

康涅狄格大学的研究人员描述了一种3D打印微流体阵列，用于单细胞水平的蛋白质超灵敏化学发光检测。将完整的细胞样品引入装置中，并通过声波辅助化学裂解进行裂解。检测室涂有壳聚糖水凝胶膜，其膨胀成具有固定捕获抗体的3D结构。这种开放网络的3D水凝胶结构有助于增加抗体表面的覆盖范围和可用性，与聚辣根过氧化物酶标记和超亮毫微微发光氨结合产生化学发光，提供了超高的分析灵敏度(LOD <1 fg/mL)，并与酶联免疫吸附分析(ELISA)具有良好的相关性。据悉，这是报告的第一个免疫阵列，它通过在线细胞裂解和多重蛋白质检测来确定单个细胞释放的蛋白质，而不需要分析前细胞分选。该装置能够在超低浓度(0.1微克/毫升)下定量细胞内表型特异性蛋白质DSG3。

实验方法

一个五入口一次性微流控芯片设计在检测前分离试剂和样品，使用福尔实验室聚丙烯酸酯透明树脂(F2-GPCL-04)的2型3D立体平版印刷机制造，成本约为0.60美元。五个80 μL的小室预先填充有样品和生物素化抗体、聚辣根过氧化物酶、氯试剂和洗涤缓冲液(PBS-T20)。可编程蠕动微型泵将样品和试剂输送到腔室，其流量由Arduino微控制器控制。微型泵装在3D打印支架中，样品室正下方装有声波细胞裂解探针(声波浸泡)。硬件总成本约330美元。一次化验大约需要6美元的耗材。

设备设计包括一个微流控芯片，有5个入口连接到蠕动微泵、样品和矩形棱镜试剂室。

重新着色的CL图像。

声波脉冲时间对提取和定量的影响。

细胞系在线裂解、离线裂解和酶联免疫吸附试验结果的比较。

结论

研究人员开发并验证了一种用于从单细胞内提取蛋白质的超灵敏检测装置。该技术的特点是第一个亚fg检测水平的微流控装置，芯片上裂解和化学发光检测单细胞蛋白测量，并适用于癌症转移诊断。该系统在单个细胞中实现了细胞内蛋白质的亚毫微克级LODs。未来的工作将使免疫测定适应实时手术室环境，在该环境中，可以在适当修改的芯片上引入、溶解和分析切片的淋巴结组织。此外，将设计和实施片上单细胞分离，使得癌细胞可以在裂解之前从组织中的正常细胞中分离出来，并且无需任何预处理就可以检测到。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112681。